前驅車型扭矩轉向優化

2018-06-13 03:01:34王凱杜文明王森丁常偉于陽葉明

時代汽車 2018年11期

王凱杜文明王森丁常偉于陽葉明

眾泰汽車工程研究院浙江省杭州市 310018

1 引言

扭矩轉向是指車輛急加速時出現的加速跑偏現象。

伴隨著汽車動力性的進步，大馬力前驅車日漸普及。加上消費者日益增長的駕駛樂趣需求，扭矩轉向問題越來越凸顯。因此，提前規避和有效解決扭矩轉向迫在眉睫。

圖1 后視圖

圖2 俯視圖——扭矩轉向現象

2 扭矩轉向原因

扭矩轉向根本原因是左右傳動半軸不對稱。前驅車由于發動機橫置，變速箱通常不在汽車中心平面，而是偏置在一側，左、右半軸角度不同，使得扭矩分配到左、右側時不相等，從而導致轉向系統偏離中間位置而出現加速跑偏的現象。

假定差速器輸出扭矩為T，左右扭矩平均分配。且輪胎與地面無打滑。

簡化模型及計算公式如下所示：

注：不同公司計算公式存在差異，將傳動扭矩分解到輪胎處繞Z軸旋轉的扭矩，可以便于系統臺架驗證，且通過驗證發現吻合較好。

左側扭矩：MZL=T/2*COSαL*SINβL

右側扭矩：MZR=T/2*COSαR*SINβR

式中：T為差速器輸出扭矩總和，α為傳動軸與輸入端之間的夾角，β為傳動軸與輸入端之間夾角。MZ為分解到輪胎處繞Z軸旋轉的扭矩。

因左、右半軸角度不對稱，導致MZL與MZR不相等。若MZL與MZR差值大于轉向系統的摩擦，將導致車輪偏轉一定角度產生跑偏現象，嚴重時可以看到方向盤也會偏轉一定角度。如圖2所示：

3 目標設定

為了在開發前期有效規避扭轉轉向，需要對對傳動系統開展目標設定及分解，通常要求：

（1）△MZ=/MZL-MZR/≤30Nm。然后根據發動機最大扭矩、速比等反推左右半軸夾角差值。

（2）左、右半軸總成扭轉間隙≤1.5deg。

（3）左、右半軸總成等剛度。

4 扭矩轉向優化措施

4.1 對稱式半軸布置

采用對稱式的兩段或者三段式半軸。受限于布置空間，兩段對稱式半軸在發動機橫置的前驅車上很難實現，部分電動車有采用。三段式半軸在成本較低的A級車上采用相對較少。

4.2 調整半軸剛度

采用對稱式半軸時，通常要求左右半軸總成等剛度。而對于不對稱布置且有扭矩轉向現象時，可以通過增大兩側剛度差異反過去彌補扭矩轉向現象。

彌補機理：剛度大，半軸扭轉變形角度小，傳遞到輪胎的有效滾動角度大。如半軸剛度左側100Nm/°，右側120Nm/°，左右側扭矩均為1200Nm，左側半軸扭轉變形12°，右側10°，右側有效傳遞到輪胎滾動方向的角度大，響應快。通俗的說是調整剛度讓車輛朝扭矩轉向跑偏的另外一側跑偏，削弱甚至達到完全中和不跑偏的效果。

某A級轎車項目后期發現1.5T車型存在明顯扭矩轉向現象，采用其它措施難以滿足上市節點且代價巨大，因此在滿足強度的前提下降低左半軸剛度（直徑），在左右側簧下質量差異無明顯導致舒適性差異前提下提高右半軸剛度（直徑），最終通過半軸剛度調整實現扭矩轉向的優化。